地质力学模型试验技术研究及工程应用

针对在地质力学模型试验研究过程中存在的岩体材料相似模拟以及结构面相对位移测试问题,首先开展了不同性能岩体变形特性的相似模拟研究,试验结果确定了配制岩体模型材料的成分及其制备方法,得到了水泥、石蜡和机油是影响高、中、低性能岩体模型材料变形特性的控制性因素,提出了不同变模岩体材料采用不同尺寸的模型小块体进行精细化模拟.同时,采用应变测试技术,研制了用于获取结构面相对位移的测试仪器,测试时,用应变仪记录不同加载条件下相应测点的应变变化过程,再由埋设之前标定得到了位移和应变系数,即可得出位移变化过程.上述研究成果在小湾拱坝模型试验中的应用表明,所制备的模型材料以及结构面相对位移测试技术是满足模型试验要     

复杂岩基上重力坝坝基稳定地质力学模型试验研究

建在复杂地质条件上的重力坝,坝基中往往存在多种软弱结构面.为了在物理模型试验中考虑软弱结构面的强度弱化对坝基稳定的影响,采用地质力学模型试验方法对武都碾压混凝土重力坝坝基稳定性进行研究.试验中采用变温相似材料模拟坝基中软弱结构面的力学参数及弱化行为,在同一模型上进行超载和降强相结合的综合试验,获得了坝基失稳的破坏过程、变形分布特点及破坏形态,并得到评价工程安全性的综合安全系数,为工程的设计与施工提供了科学依据.     

锦屏一级高拱坝坝基结构面弱化效应研究及坝肩稳定性分析

为了研究锦屏一级高拱坝工程在蓄水运行后,坝肩坝基软岩结构面在应力场、渗流场耦合作用下的弱化效应,以及在考虑这种弱化效应条件下分析高拱坝工程的坝肩稳定问题,首先通过现场采集该工程坝肩软岩和结构面岩样,制备相似试件,在MTS岩石力学测试系统上进行水岩耦合三轴压缩试验,获得了坝肩软岩和结构面强度参数的弱化率,为拱坝坝肩稳定模型试验提供结构面降强幅度的依据。然后,针对拱坝坝肩稳定问题,开展了加固地基条件下高拱坝三维地质力学模型综合法破坏试验,在试验中,根据弱化试验成果确定了结构面的综合降强幅度为30%,并研制了适用于各类软弱结构面强度弱化特性的变温相似材料,用于在模型中模拟结构面的弱化效应。通过试验获得了坝与地基的变形分布特性,坝肩坝基失稳的破坏形态和破坏机理,得出坝肩稳定综合法试验安全系数为5.2~6.0,评价了拱坝工程的稳定安全性。研究成果为工程的设计施工和安全运行提供了重要科学依据。     

在役边坡耐久性弱化及整体稳定性影响分析

针对在役边坡长期耐久性能弱化及对整体稳定性影响问题,首先依据混凝土结构耐久性原理,建立边坡支护结构耐久性弱化分析模型,结合室内耐久性加速试验进行验证分析,接着基于混合型非连续变形分析法（HDDA）扩展了锚杆单元连接不同位移模式块体的算法,利用该扩展型混合DDA法结合有限元法以分析耐久性弱化边坡稳定性问题,建立了总体计算基本框架。最后以浙江省某沿海公路边坡为案例进行分析,结果表明：在特定环境条件下边坡多型支护结构物在30～60 a内有锈胀开裂及断裂失效的可能性;假定锚杆不失效时边坡安全系数随年限增加存在一定降幅,而在考虑锚杆陆续失效时边坡安全系数降幅明显,需要提前采取加固措施。此外还表明混合型DDA法建模灵活、模拟结果合理,具有较好的应用价值。     

滑坡支护措施位移的数值模拟研究

文章结合一实际滑坡工程,采用抗滑桩+土钉+喷混凝土的组合结构支护方式,通过数值模拟对支护措施的位移进行了研究,研究结果表明：(1)坡面的水平位移>竖向位移,但两者位移均控制在工程允许的范围内,后期若进行监测观察,那么监测的重点在于水平位移;(2)抗滑桩的水平位移和竖向位移数值相近,水平位移从上至下逐渐减小,竖向位移逐渐增大,但是两者均控制在合理的范围内;研究结果说明了支护措施的位移是在工程允许的范围内。     

某加筋土边坡离心模型试验相似材料研究

离心模型试验的准确性与可靠性取决于模型与原型的相似程度,选择合理的相似材料是离心模型试验的关键环节。以广州某垃圾填埋场挡坝加筋边坡的工程设计为背景,为合理开展离心模型试验,选取6种编织布进行分析。考虑强度相似原则和界面摩擦因素,基于窄条拉伸试验、直剪摩擦试验合理比选相似替代材料。按该边坡设计方案,模型边坡在离心场中能够保持稳定。边坡设计中应进一步参照数值分析和工程类比进行方案确定。如按强度相似进行材料选择,通过调整模型土层厚度,所选择的6种材料可对抗拉强度在13~360 kN/m的土工布进行模拟。     

水位升降作用下某河岸边坡渗流稳定特性研究

针对水位变化和渗流作用对路堤边坡稳定性影响等问题,基于Geo-studio有限元数值模拟软件,以某沿河路堤为分析对象,建立了数值计算模型,研究并探讨了随着水位的变化,渗透效应与坡体位移及安全系数的关系。同时,研究了水位速率升高或降低对于湖岸道路堤坝斜坡的渗透特性以及其稳固程度的影响。模拟结果显示：当水位逐渐降低时,斜坡表面垂直运动会增加,且在水位从高点跌落至低点的过程中,最大的斜坡表面垂直运动可达到11.3 cm。此外,河流水位下降会对道路堤坝斜坡的稳定性造成明显影响,尤其是在水位波动范围之内,斜坡的安全度从1.307骤降至1.107。然而,斜坡的稳定性与其抗压能力和水分含量密切相关,在水位提升及下降的过程中,斜坡的稳定性系数先略微降低后又有所增长。     

砂土边坡稳定性离心模型试验研究

离心模型试验是岩土工程重要的研究手段之一,近年来已日益广泛的应用于公路、铁路、机场、港口等工民用建筑地基基础以及水利、市政、海洋工程研究等。2013年,为推动国内离心模型试验技术规范化和标准化,加强各实验室之间的交流与学习,中国水利学会岩土力学专业委员会物理模拟技术委员会组织国内拥有离心机的高等院校、科研机构,在统一试验用样、统一试验方案的基础上,开展了一次砂土边坡稳定离心模型平行试验。本文以长江科学院完成的边坡稳定性试验成果为基础,对比分析了各实验室之间的成果,重点探讨了砂土含水率的变化规律以及对边坡稳定的影响,提出砂土的残余含水率和边坡坡比是影响边坡稳定的主要因素,此外,试验模型制作和加载过程控制也是影响边坡稳定的重要因素。     

公路边坡土壤侵蚀量与人工种草防治试验研究

为研究公路边坡土壤侵蚀量及在坡面上人工种草与在自然状态下坡面植被恢复的年限,以寻求低价有效的防治措施,我站开展了初步试验研究.结果表明.倾倒形成的边坡自然状态下土壤侵蚀量以第一年最大,达到2181t/km2·a,单个试区当年最大侵蚀量达4336.4t/km2·a.同时,人工种草防治试验表明,在四个防治措施组合中,其优劣顺序是:人工带土草皮移植型→人工撒播百喜草型→人工撒播混合草种型→自然植被恢复型.该项研究成果可为水土保持规划设计、防治开发建设项目造成的人为水土流失提供技术支持和参考.     

复杂地基上重力坝深层抗滑稳定降强法试验研究

重力坝坝基中软弱结构面强度弱化行为是影响大坝稳定的一个重要因素。地质力学模型降强法试验是研究该问题的重要途径,模型采用变温相似材料实现了降强法试验,并对变温相似材料及其相应的试验技术做进一步的研究。利用最小二乘法原理,从理论上拟合了抗剪断强度参数与温度之间的关系曲线,通过拟合公式确定了强度幅度与其所对应的温升值。研究成果应用于某重力坝工程中,将降强与超载相结合,开展了该重力坝整体稳定综合法破坏试验,获得坝与地基的变位特性、破坏形态和破坏机理,提出该重力坝降强法试验安全系数和综合稳定安全度,评价了工程安全性。更多还原     

高坝稳定模型试验中结构面相对位移测试研究及工程应用

在高坝整体稳定地质力学模型试验中,针对目前存在的结构面相对位移测试问题,采用应变测试技术,研制了用于获取结构面相对位移的测试仪器。测试时,用应变仪记录不同加载条件下相应测点的应变变化过程,再由埋设之前标定的位移和应变系数即可得出位移变化过程。通过小湾和大岗山拱坝整体稳定三维地质力学模型试验中的成功运用,表明该仪器结构设计合理,制作和使用方便,测试准确。     

基于时间序列模型的边坡位移预测研究

边坡在失稳破坏之前会有较大的变形,边坡位移是判断和预测坡体稳定性的重要指标之一,为了对边坡位移进行预测,实现地质灾害预警,文章基于江苏省内某边坡实时监测位移数据,建立差分自回归移动平均模型,对边坡的位移进行预测。结果表明,利用文章提出的模型进行该边坡位移分析与实测数据非常接近,并进一步预测了边坡未来的发展趋势,总体来看该方法是有效的。     

地震作用下岩质边坡变形破坏效应研究

文中以汶川地震灾区公路沿线的裕丰岩边坡为例,采用有限元模拟软件对该高边坡进行模拟分析,研究地震作用下岩质边坡的变形破坏过程。分析了坡体关键位置位移和应力变化,通过分析得出:在边坡水平方向上随着坡深的增大应力会增大,在坡表达到最小。边坡垂直方向上应力会随着高程的增加而减小,在坡顶达到最小,坡脚处最大的发展规律。而且在边坡拐点、转折端会产生应力集中,这些地方是边坡失稳的起始位置。坡体内最大的水平和垂直位移发生在边坡的中上部和坡体表面。上述规律对于防治地震作用下边坡的变形破坏效应具有指导作用。     

高速公路边坡植物护坡效果检验研究

为验证豫西某高速公路边坡植物护坡设计方案的效果,进行了人工模拟降雨和径流冲刷试验。结果表明:在百年一遇暴雨条件下,不同立地条件和不同植物措施配置边坡的侵蚀形态特征也不同,坡面侵蚀沟的大小、多少及其形态变化存在一定差异,其中褐黄土坡面细沟宽度和深度最大,细沟的平均宽度和深度与长度的关系最显著。     

土工合成材料耐久性研究及发展前景

实际工程都要求能服务一定的年限,这就要示应用于工程的土工合成材料具有一定的耐久性。简要介绍了影响材料耐久性的主要因素,研究现状和存在的问题,影响土工合成材料耐久性的因素包括材料物理结构,聚合物和添加剂的种类,制造和使用过程中所处的物理,化学环境等。现阶段对土工合成材料耐久性的评价主要是依靠加速实验,已经取得了一些研究成果,但还有待于进一步在理论上完善。     

基于经验模式分解的边坡位移预测模型研究

高边坡监测数据分析是研究边坡变形演化机制及稳定性评价的主要方法,是工程施工决策的基础。根据边坡位移时间序列呈现趋势性与随机性相耦合的特点,运用经验模式分解方法将边坡位移量分解为趋势项和随机项部分,对趋势项采用支持向量机回归模型预测,并基于马尔可夫状态切换对随机项建立自回归模型进行预测。以小湾水电站高边坡为例,将该模型应用到边坡位移变形预报中,取得了较好的效果。     

空间效应离心结构模型试验相似材料的研究

根据相似理论对离心相似模型材料的特点进行了分析;对离心相似模型材料的准备、力学性能的测试方法及应用进行了归纳和分析。通过分析;探明了离心结构模型材料的选择方法和范围。     

小相似比高位滑坡模型试验相似材料研究

相似材料的选取和配制是成功模拟原型斜坡的关键。对于坡高几百米甚至上千米的高位滑坡,由于试验条件的限制,在进行物理模拟试验时常常需要采取小相似比(1∶100～1∶1 000)并配制出强度较低的相似材料,而现有的相似材料强度往往偏大,难以满足试验要求。以四川省茂县松坪沟沟口坡高500 m的顺层岩质斜坡为原型,设计了几何相似比为1∶200的振动台模型试验,并采用正交试验法设计了16组配比试样,以(铁粉+重晶石粉)/骨料、铁粉/(铁粉+重晶石粉)、石膏/混合料、水/混合料、甘油/混合料质量比为5种因素,每种因素设置4个水平,通过室内试验测试出每组试样的物理力学参数。结果表明：所配制材料的力学参数变化区间较大,能满足小相似比、高密度、高内摩擦角和低强度相似模型试验的需求;相似材料黏聚力随重晶石粉和铁粉含量的增加呈现先减小后增大的趋势;内摩擦角随石英含量的增加而先增加后减小;弹性模量随重晶石粉和铁粉含量的增加而先增大后减小。试验结果对类似小相似比模型试验材料的配制具有参考意义。     

大化水电站水轮机增容改造的模型试验及真机测试

大化水电站水轮机由100MW增容改造为114MW的水轮机模型验收试验和现场试验的测试成果,并对试验结果进行分析。